跨膜型TNF-α抑制肥胖诱导的胰岛素抵抗及其作用机制的研究

TNF-α在肥胖与胰岛素抵抗之间发挥着重要的桥联作用。肥胖时，脂肪组织过度分泌的TNF-α通过抑制胰岛素受体底物1酪氨酸磷酸化而导致胰岛素抵抗。而我们前期实验证实在高糖诱导的胰岛素抵抗中跨膜型TNF-α表达降低，给与TACE抑制剂促进脂肪细胞表达跨膜型TNF-α，则可部分逆转高糖诱导的胰岛素抵抗；直接给予外源性跨膜型TNF-α，与分泌型TNF-α作用相反，可明显提高脂肪细胞对胰岛素的敏感性。提示跨膜型TNF-α具有抑制胰岛素抵抗的作用，但是其作用机制尚不清楚。本项目拟通过肥胖患者脂肪细胞和TNF及其突变体转基因脂肪细胞的体外研究与高糖高脂诱导TNFR基因敲除小鼠胰岛素抵抗的在体研究，进一步探讨跨膜型TNF-α在肥胖诱导胰岛素抵抗发生发展中的作用，并阐明其缓解胰岛素抵抗的分子机制及信号通路，为治疗肥胖及其并发症提供新的线索。

胰岛素抵抗是肥胖及其并发症的关键环节，文献证实sTNF-α是肥胖和胰岛素抵抗的重要连接分子之一，在胰岛素抵抗中发挥重要作用。本项目通过临床病例原代脂肪细胞和体外脂肪细胞系研究证实tmTNF-α表达与高糖诱导胰岛素抵抗呈负相关；尽管肥胖状态下脂肪细胞合成TNF-α增加，但由于TACE抑制物TIMP3表达减少，TACE活性升高，导致tmTNF-α被剪切成sTNF-α过多，进而促进肥胖与胰岛素抵抗的发生；用抗体中和TACE，可部分逆转高糖诱导的胰岛素抵抗，提示tmTNF-α可能促进脂肪细胞对胰岛素的敏感性。进一步探讨tmTNF-α对脂肪细胞胰岛素增敏的分子机制及其信号通路，证实与sTNF-α作用相反，（1）tmTNF-α可直接促进IRS-1/AKT胰岛素信号的转导,并促进GLUT4的表达及其膜转位；（2）tmTNF-α通过A20抑制NF-B活化，进而下调促胰岛素抵抗因子MCP-1和IL-6的表达；（3）tmTNF-α通过促进PPAR-γ表达而上调胰岛素敏感因子脂联素的表达，从而增加脂肪细胞对胰岛素的敏感性。我们应用兔抗鼠tmTNF-α特异性抗体，可在体外有效抑制脂肪细胞tmTNF-α的酶解，使之表达增加。腹腔注射该抗体可有效增加C57BL/6小鼠脂肪组织及骨骼肌组织中tmTNF-α的表达。但是，在用抗体对高脂饮食诱导肥胖进行干预时，却意外发现该抗体可导致肥胖小鼠提前出现糖代谢异常，包括空腹血糖和糖耐量增高，提示tmTNF-α抗体可能通过杀伤肥胖诱导高表达tmTNF-α的胰岛细胞而促进糖尿病的发生和发展。本研究不但证实两型TNF-α在胰岛素抵抗中的不同作用，阐明了二者作用不同的分子机制与信号通路，为治疗肥胖和胰岛素抵抗提供了一个新的分子靶点；而且本研究结果还警示肥胖同时患有TNF相关疾病患者应慎用TNF-α抗体，为临床TNF-α抗体的安全应用提供了线索。